高中物理高考復(fù)習(xí)專題四人造衛(wèi)星宇宙速度_第1頁
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文檔簡介

專題四 人造衛(wèi)星宇宙速度時(shí)間:40分鐘1.2019年5月17日,我國成功發(fā)射第45顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星,該衛(wèi)星屬于地球靜止軌道衛(wèi)星(同步衛(wèi)星).該衛(wèi)星( )A.入軌后可以位于北京正上方B.入軌后的速度大于第一宇宙速度C.發(fā)射速度大于第二宇宙速度D.若發(fā)射到近地圓軌道所需能量較少2.(多選)2019年3月31日我國成功將“天鏈二號(hào)01星”送入地球同步軌道.“天宮二號(hào)”在距地面390km的軌道上運(yùn)行,“天鏈二號(hào)01星”可為“天宮二號(hào)”與地面測控站間數(shù)據(jù)傳輸提供中繼TOC\o"1-5"\h\z服務(wù).下列說法正確的是 ( )處二砒】最/天宮二號(hào)\\ i4 J\/圖Z4-1“天宮二號(hào)”的速度小于第一宇宙速度“天鏈二號(hào)01星”能一直位于“天宮二號(hào)”的正上方“天鏈二號(hào)01星”能持續(xù)不斷地與“天宮二號(hào)”保持直接通信“天鏈二號(hào)01星”的向心加速度大于赤道上物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心加速度3.2018年12月27日,北斗三號(hào)基本系統(tǒng)已完成建設(shè),開始提供全球服務(wù),其導(dǎo)航系統(tǒng)中部分衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)軌道如圖Z4-2所示:a為低軌道極地衛(wèi)星空為地球同步衛(wèi)星;c為傾斜軌道衛(wèi)星,其軌道平面與赤道平面有一定的夾角,周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同.下列說法正確的是 ( )

圖Z4-2A.衛(wèi)星a的線速度比衛(wèi)星c的線速度小B.衛(wèi)星b的向心加速度比衛(wèi)星c的向心加速度大C.衛(wèi)星b和衛(wèi)星c的線速度大小相等D.衛(wèi)星a的機(jī)械能一定比衛(wèi)星b的機(jī)械能大4.在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心已成功發(fā)射“嫦娥四號(hào)”月球探測器 .探測器奔月飛行過程中,在月球上空的某次變軌是由橢圓軌道a變?yōu)榻聢A形軌道b,a、b兩軌道相切于P點(diǎn),如圖Z4-3所示,不計(jì)變軌時(shí)探測器質(zhì)量的變化,下列關(guān)于探測器的說法正確的是 ( )圖Z4-3A.在a軌道上P點(diǎn)的速率與在b軌道上P點(diǎn)的速率相同B.在a軌道上P點(diǎn)所受月球引力等于在b軌道上P點(diǎn)所受月球引力C.在a軌道上P點(diǎn)的加速度小于在b軌道上P點(diǎn)的加速度D.在a軌道上運(yùn)動(dòng)的周期小于在b軌道上運(yùn)動(dòng)的周期5.“太空涂鴉”技術(shù)的基本物理模型是:原來在較低圓軌道運(yùn)行的攻擊衛(wèi)星在變軌后接近在較高圓軌道上運(yùn)行的偵察衛(wèi)星時(shí),向其發(fā)射“漆霧”彈,“漆霧”彈在臨近偵察衛(wèi)星時(shí),壓爆彈囊,讓“漆霧”散

開并噴向偵察衛(wèi)星,噴散后強(qiáng)力吸附在偵察衛(wèi)星的偵察鏡頭、太陽能板、電子偵察傳感器等關(guān)鍵設(shè)備上,使之暫日^失效.關(guān)于這一過程,下列說法正確的是( )A.攻擊衛(wèi)星在原軌道上運(yùn)行的周期比偵察衛(wèi)星的周期大B.攻擊衛(wèi)星在原軌道上運(yùn)行的線速度比偵察衛(wèi)星的線速度小C.攻擊衛(wèi)星在原軌道需要加速才能變軌接近偵察衛(wèi)星D.攻擊衛(wèi)星接近偵察衛(wèi)星的過程中受到地球的萬有引力一直在增大.科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一顆類地行星,該行星的半徑是地球的2倍,密度與地球相同,該行星的第一宇宙速度為地球的n倍,則n等于( )A.1B. C.2D.2.如圖Z4-4所示,a是地球赤道上的一點(diǎn),t=0時(shí)刻在a的正上空有b、c、d三顆軌道均位于赤道平面的地球衛(wèi)星,這些衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的運(yùn)行方向均與地球自轉(zhuǎn)方向 (順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng))相同淇中1c是地球同步衛(wèi)星.設(shè)衛(wèi)星b繞地球運(yùn)行的周期為T,則在t=.T時(shí)刻這些衛(wèi)星相對(duì)a的位置最接近實(shí)際的是( )PCD圖Z4-48.(多選)如圖Z4-5所示,設(shè)地球半徑為R,假設(shè)某地球衛(wèi)星在距地球表面高度為 h的圓形軌道I上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)運(yùn)行周期為T,到達(dá)軌道的A點(diǎn)時(shí)點(diǎn)火變軌進(jìn)入橢圓軌道 「到達(dá)軌道的近地點(diǎn)B時(shí),再次點(diǎn)火進(jìn)入近地軌道田繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),引力常量為G,不考慮其他星球的影響,則下列說法正確的是( )圖Z4-5A.該衛(wèi)星在軌道田上B點(diǎn)的速率大于在軌道 n上A點(diǎn)的速率.該衛(wèi)星在圓軌道I和圓軌道田上做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),在軌道I上的動(dòng)能小,引力勢能大,機(jī)械能小C.該衛(wèi)星從遠(yuǎn)地點(diǎn) A向近地點(diǎn)B運(yùn)動(dòng)的過程中,加速度變小Ait:/D.地球的質(zhì)量可表示為 ,,,.(多選)Pl、P2為相距遙遠(yuǎn)的兩顆行星,距各自表面相同高度處各有一顆衛(wèi)星 S1、S2做勻速圓周運(yùn)動(dòng)圖Z4-6中縱坐標(biāo)表示行星對(duì)周圍空間各處物體的引力產(chǎn)生的加速度 a,橫坐標(biāo)表示物體到行星中心的距離「的二次方,兩條曲線分別表示 Pi、P2周圍的a與r2的反比關(guān)系,它們左端點(diǎn)橫坐標(biāo)相同,則( )圖Z4-6A.Pi的平均密度比P2的大B.Pi的第一宇宙速度比 P2的小C.si的向心加速度比 S2的大D.S1的公轉(zhuǎn)周期比S2的大10利用三顆位置適當(dāng)?shù)牡厍蛲叫l(wèi)星 ,可使地球赤道上任意兩點(diǎn)之間保持無線電通訊 ,目前,地球同步衛(wèi)星的軌道半徑約為地球半徑的 6.6倍.假設(shè)地球的自轉(zhuǎn)周期變小,若仍僅用三顆同步衛(wèi)星來實(shí)現(xiàn)上述目的,則地球自轉(zhuǎn)周期的最小值約為 ( )A.1hB.4hC.8h D.16h11.人造衛(wèi)星a的圓形軌道離地面高度為 h,地球同步衛(wèi)星b離地面高度為H,且h<H,兩衛(wèi)星共面且旋轉(zhuǎn)方向相同,某時(shí)刻衛(wèi)星a恰好出現(xiàn)在赤道上某建筑物 c的正上方.設(shè)地球赤道半徑為R,地面重力加速度為g,則( )A.a、b的線速度大小之比為B.a、c的角速度之比為-pLC.b、c的向心加速度大小之比為1便+用產(chǎn)卬1’且審D.a下一次通過c正上方所需時(shí)間t="在京^-"黎十切,12.如圖Z4-7所示,美國的“卡西尼號(hào)”探測器經(jīng)過長達(dá) 7年的“艱苦”旅行,進(jìn)入繞土星飛行的軌道.若“卡西尼號(hào)”探測器在半徑為 R的土星上空離土星表面高h(yuǎn)的圓形軌道上繞土星飛行,環(huán)繞n周飛行時(shí)間為t,已知引力常量為G,則下列關(guān)于土星質(zhì)量 M和平均密度p的表達(dá)式正確的是 ( )圖Z4-7A.M=B.M= >' ,p= 「工產(chǎn)值+外$ 3zc-(^+i>JC.M=二',p=-'■7■ki?i-何/ 3nrt2(才+h);D.M=~—,產(chǎn)"胃13偵察衛(wèi)星對(duì)國家有極高的戰(zhàn)略意義,尤其是極地偵察衛(wèi)星.極地偵察衛(wèi)星在通過地球兩極的圓軌道上運(yùn)行,由于與地球自轉(zhuǎn)方向垂直,所以理論上可以觀察到地球上任何一處 .假如它的運(yùn)行軌道距地面高度為h,要使衛(wèi)星在一天的時(shí)間內(nèi)將地面上赤道各處在日照條件的情況下全都拍攝下來 ,在衛(wèi)星通過赤道上空時(shí),衛(wèi)星上的攝像機(jī)至少應(yīng)拍攝地面上赤道圓周的弧長是多少 ?(設(shè)地球半徑為R,地面處的重力加速度為g,地球自轉(zhuǎn)的周期為T).D[解析]由地球同步衛(wèi)星特點(diǎn)可知,選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)誤.發(fā)射近地衛(wèi)星,克服引力做功較少,需要的能量相對(duì)較少,選項(xiàng)D正確..AD[解析]第一宇宙速度是近地衛(wèi)星的環(huán)繞速度 ,根據(jù)G7'二m尸可知,“天宮二號(hào)”的軌道半徑大于地球半徑,所以運(yùn)行速度小于第一宇宙速度,A正確.根據(jù)G"=mr①2可知,“天宮二號(hào)”的角速度大,所以“天鏈二號(hào)01星”不能一直位于“天宮二號(hào)”的正上方 ,且會(huì)出現(xiàn)地球位于兩衛(wèi)星連線的中間時(shí)刻,此時(shí)無法直接通信,B、C錯(cuò)誤.同步軌道上的“天鏈二號(hào) 01星”相對(duì)地面靜止,與赤道上物體具有相同的角速度,根據(jù)a=r①2,“天鏈二號(hào)01星”的軌道半徑大,所以向心加速度大,D正確..C[解析]人造衛(wèi)星在圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的過程中由萬有引力提供向心力 ,根據(jù)萬有引力定律和勻速圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)得G廣=ma=m,解得v=N,,a=…由題意可知,衛(wèi)星a的軌道半徑小于衛(wèi)星c(b)的軌道半徑,故衛(wèi)星a的線速度大于衛(wèi)星c的線速度,衛(wèi)星b和衛(wèi)星c的周期相同,軌道半徑相同,故衛(wèi)星b的線速度與衛(wèi)星c的線速度大小相等,衛(wèi)星b的向心加速度與衛(wèi)星c的向心加速度大小相等,A、B錯(cuò)誤,C正確油于不知道衛(wèi)星的質(zhì)量關(guān)系,故無法確定衛(wèi)星a的機(jī)械能與衛(wèi)星b的機(jī)械能大小關(guān)系,D錯(cuò)誤.4.B[解析]探測器在a軌道上經(jīng)過P點(diǎn)時(shí)需要減速制動(dòng)才能進(jìn)入 b軌道,則探測器在a軌道上P點(diǎn)的速率大于在b軌道上P點(diǎn)的速率,選項(xiàng)A錯(cuò)誤根據(jù)萬有引力定律可知,探測器在a軌道上P點(diǎn)所受月球引力等于在b軌道上P點(diǎn)所受月球引力,由牛頓第二定律可知,探測器在a軌道上P點(diǎn)的加速度等于在b軌道上P點(diǎn)的加速度,選項(xiàng)B正確,C錯(cuò)誤;探測器在a軌道上運(yùn)動(dòng)的半長軸大于在b軌道上運(yùn)動(dòng)的半徑,根據(jù)開普勒第三定律可知,探測器在a軌道上運(yùn)動(dòng)的周期大于在b軌道上運(yùn)動(dòng)的周期,選項(xiàng)D錯(cuò)誤..C[解析]從題中可以看出,攻擊衛(wèi)星的軌道半徑小于偵察衛(wèi)星的軌道半徑 ,根據(jù)&中u2fZn\2"?"=m丁;ml『Jr可知,軌道半徑越小,則周期越小,線速度越大,故A、B錯(cuò)誤;從低軌道運(yùn)動(dòng)到高軌道需要做離心運(yùn)動(dòng),所以攻擊衛(wèi)星在原軌道需要加速才能變軌接近偵查衛(wèi)星 ,故C正確;攻擊衛(wèi)星接近偵查衛(wèi)星的過程中軌道半徑增大 ,根據(jù)F=F廠可知,受到地球的萬有引力一直在減小 ,故D錯(cuò)誤..C[解析]根據(jù)萬有引力提供向心力得 G配=m£,解得v=QK,又知m=3兀r3p,可得v=R?"PJR,因該行星的半徑是地球的 2倍,則第一宇宙速度是地球的2倍,即n=2,故C正確.產(chǎn).C[解析]衛(wèi)星c是地球同步衛(wèi)星,始終在a點(diǎn)的正上方,由T=2X品評(píng),得Tb<Tc<Td,衛(wèi)星d轉(zhuǎn)得最慢,選項(xiàng)C正確..AD[解析]該衛(wèi)星在軌道I上A點(diǎn)時(shí)點(diǎn)火減速變軌進(jìn)入橢圓軌道II,所以該衛(wèi)星在軌道I上A點(diǎn)的速率大于在軌道n上A點(diǎn)的速率,在軌道m(xù)±B的速率大于在軌道I上A點(diǎn)的速率,即在軌道m(xù)±B點(diǎn)的速率大于在軌道n上A點(diǎn)的速率,故a正確;該衛(wèi)星從軌道I變軌到軌道田,引力做正功,動(dòng)能增加,引力勢能減小,在A點(diǎn)和B點(diǎn)變軌過程中,由于點(diǎn)火減速,則機(jī)械能減小,即在軌道I上動(dòng)能小引力- GM勢能大,機(jī)械能大,故B錯(cuò)誤;根據(jù)公式G「“=ma,可得a=廣,距離地球越近,則向心加速度越大,所以該衛(wèi)星從遠(yuǎn)地點(diǎn)A到近地點(diǎn)B運(yùn)動(dòng)的過程中,加速度變大,故C錯(cuò)誤;該衛(wèi)星在軌道I上運(yùn)動(dòng)過程中,萬有淅4n- 位■工俱干人產(chǎn)引力充當(dāng)向心力,有Gy-',二mk(R+h),解得M=—,故D正確.M-BT.AC[解析]由圖像可知兩行星半徑相同,則體積相同,由a=G^可知Pi的質(zhì)量大于P2的質(zhì)量,則Pi叵的平均密度比P2的大,故A正確;第一宇宙速度v二1R,所以Pi的第一宇宙速度比P2的大,故B錯(cuò)誤;GM &加 斬2衛(wèi)星的向心加速度為an='』F'',所以si的向心加速度比S2的大,故C正確;由‘巨F=m廣(R+h)得T=J―嬴一,故si的公轉(zhuǎn)周期比S2的小,故D錯(cuò)誤.R.B[解析]當(dāng)一地球衛(wèi)星的信號(hào)剛好覆蓋赤道 120。的圓周時(shí)衛(wèi)星的軌道半徑r穴朝二2R;對(duì)同步衛(wèi)星,分別有小的步衛(wèi)星,分別有小的二mQJ6.6R和':喇丁m隹丫 (可(町\丁,2R,即'%,=1&6丘,,解得丁=4h,選項(xiàng)B正確.11.B11.B[解析]地球?qū)πl(wèi)星的萬有引力提供向心力jWm理,設(shè)衛(wèi)星的線速度為v,由G-=m「,可得v=但+在 -所以a、b的線速度大小之比為 故A錯(cuò)誤;地球?qū)πl(wèi)星的萬有引力提供向心力,有產(chǎn)=m/r,ffiw 些絲暨可得3=1尹,所以a、b的角速度之比為叱=7伊十。:由于同步衛(wèi)星b的角速度與赤道上建筑物 c的士絲絲角速度相同,所以1={紙+,,故B正確;同步衛(wèi)星b的角速度與赤道上建筑物c的角速度相同,根據(jù)向a£范+出心加速度公式a=32「可得口二二R,故C錯(cuò)誤;設(shè)經(jīng)過時(shí)間t衛(wèi)星a再次通過建筑物c的正上方,根據(jù)幾F+R聲|芯+爐F+R聲|芯+爐V ,故D錯(cuò)誤.何關(guān)系有(coa-3c)t=2兀,又G“二mg,聯(lián)立解得t=s5="12.D[解析]設(shè)“卡西尼號(hào)”的質(zhì)量為m,土星的質(zhì)量為M,“卡西尼號(hào)”圍繞土星的中心做

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